螺杆泵井（通用7篇）
螺杆泵井 篇1
摘要：螺杆泵采油作为一种节能型举升设备具有携砂、占地少、投资小、能耗低、噪音低、易管理、出液平稳等优点。通过剖析影响螺杆泵使用寿命的因素, 从提高螺杆泵井节能效果的角度, 提出了提高螺杆泵管理水平的有效途径, 通过现场实践应用, 达到了减少投资、增强携砂能力、减少井下污染、提高使用寿命和节能降耗等明显效果。
关键词：采油工艺,螺杆泵,节能管理
螺杆泵采油作为一项重要的机械采油工艺, 具有占地少、投资小、能耗低、噪音低、易管理、出液平稳等优点, 在油田生产中逐渐得以广泛应用。茨榆坨采油厂自2011年开始推广应用螺杆泵采油技术, 取得了良好效果, 将其作为节能型举升设备在稀油区块大范围规模应用, 效果十分明显。
1 影响螺杆泵使用寿命的因素
1.1 井况原因
螺杆泵井生产过程中, 因抽油杆依靠驱动装置在井筒中旋转, 当油井斜度较大时, 应用螺杆泵生产易产生杆断脱事故, 而且会加重转子和定子间的不平衡磨损, 使定子橡胶碎裂、脱落, 造成泵漏。根据生产经验, 茨榆坨油田井斜超过15°的油井不适宜应用螺杆泵生产。
1.2 施工管理
螺杆泵不按要求运输、装卸, 容易造成转子表面损伤, 如:刻痕、划伤、磨伤、弯曲等;不按要求储存或缺少规定的保护措施, 也会造成转子和定子胶筒的腐蚀, 导致螺杆泵寿命降低。现场施工时, 抽油杆不按要求摆放, 比抽油机生产更容易造成杆管之间的偏磨;下转子时不按要求在转子表面涂抹黄油或不按设计要求限速下杆, 都会造成转子表面损伤, 影响转子和泵筒之间的密封, 最终影响泵效。
1.3 日常生产管理
受螺杆泵“易于管理”观念的影响, 生产管理人员缺乏责任心, 造成了降低螺杆泵使用寿命的人为因素:如不按规范启停、调速会造成皮带断裂, 减速箱损坏和脱杆;运转过程中出现的问题不能及时发现且得不到有效解决导致停产检泵;不按规范要求洗井质量不达标将会影响螺杆泵井生产的总体效果。
2 提高螺杆泵管理水平的途径
螺杆泵采油技术应用中, 在设计、施工、生产等各个方面, 无论哪个环节管理上的不完善, 都可能影响到该项技术的规模化应用水平[1]。为此, 必须对各个环节加强管理和控制, 提高螺杆泵管理应用水平。
2.1 制定规章制度, 强化技术培训, 夯实管理基础
螺杆泵采油技术的应用是一项系统工程, 任何一个环节出现问题都可能会对此项技术的应用产生不利影响。油田的生产单位须根据各自的实际情况, 出台有关螺杆泵采油技术管理的规章制度, 此项规章制度必须具有一定的权威性, 使螺杆泵的质量管理有章可循、有据可依, 并对管理者进行螺杆泵相关知识的培训, 不同层次的管理者培训的知识应该有不同侧重点, 为螺杆泵采油技术管理水平奠定坚实基础。
2.2 加强工程设计, 保证施工依据科学规范
设计人员对施工项目所涉及的工艺、地质动静态资料做深入细致的分析, 综合考虑泵型、泵径、泵深等参数对螺杆泵使用寿命的影响, 总结出螺杆泵的最佳工作区域, 将最佳参数组合推荐给现场操作人员, 以便最大限度减少故障、延长螺杆泵的使用寿命。
2.3 加强基础工作, 确保规范操作
施工前, 做好螺杆泵的质量验收、装卸、运输与保存工作。施工中, 要将下入井内的螺杆泵及配套工具、油管、抽油杆清洗干净, 不得有弯曲、损坏, 要严格计量, 并记录好原始数据。下杆时必须将转子涂抹黄油, 将大钩锁紧销打开, 以保证其转动灵活。下转子时速度要慢, 切勿损伤转子表面或使其弯曲变形。当转子将要进入定子时, 按设计要求限速下放, 直至吊卡松弛。
2.4 加强日常维护, 规范一线生产管理工作
一线的生产数据是最直观、最准确的第一手材料, 一线的管理工作对螺杆泵生产整体效益提升和螺杆泵生产寿命起着至关重要的作用。必须加强螺杆泵井的日常管理工作与维护, 确保资料的准确及时, 发现问题要立即整改, 以保证螺杆泵井正常生产。
2.4.1 加强资料录取和生产动态跟踪
螺杆泵井投产和调参后, 进行连续5天量油, 每天测量并记录动液面和产液量一次, 同时记录井口油压、套压、电流、电压等数据。并根据液面深度分析调整井下泵的工作参数, 对于液面变化大的要及时反映, 进行复测。
2.4.2 加强井场工况监督
对于作业井必须跟踪到现场, 进行作业施工现场质量监督管理工作。螺杆泵稳定运转时, 要经常进行巡回检查, 包括电动机声音及温度是否正常, 防反转装置是否灵活可靠, 关键部件的紧固情况, 光杆方卡螺栓是否松动, 配重是否稳固可靠, 电控箱的接触情况, 开关是否灵活可靠, 电压、电流是否正常等, 以减小地面驱动设备损坏率。出砂井要对螺杆泵运行状态进行及时跟踪监督, 根据出砂量、出砂粒径, 下筛管或防砂管, 以防止定子胶皮磨损, 从而提高螺杆泵使用寿命。
2.4.3 加强减速箱的日常维护
减速箱正常运转一个月后, 应停机放掉减速箱体内齿轮油并清洗箱体, 加入新的齿轮油并保证每三个月更换一次, 不同季节使用不同型号的齿轮油。
2.4.4 科学制定热洗制度
螺杆泵洗井采取提杆洗井的方式, 热洗时间和方式上根据单井的泵型和流动压力情况而定。对大泵型、低流压井和小泵型井采取高温低压及长时间洗井, 洗井时间不少于5 h;对于大泵型、高流压井采取正常洗井压力, 洗井时间不少于4 h。洗井后落实电流、产量和液面等生产参数, 作为逐渐延长热洗周期的基数, 最终确定合理的热洗周期, 洗井时发现杆脱要及时对杆[2]。
2.5 螺杆泵的合理参数选择
茨榆坨采油厂建立了一套适用于螺杆泵生产特点的抽汲参数优化设计方法, 并编制了配套的工程设计软件。该软件以各自系统的协调为基础, 以油井的生产能力为依据, 以油井的产油量为目标, 采用节点系统分析方法, 对油井的抽油参数 (如泵型、泵深、转速、杆柱组合等) 进行优化设计, 使油井的抽油参数与油层供液能力相匹配, 防止泵体干磨损坏, 从而充分发挥油层和螺杆泵采油的潜力。
3 应用效果分析
目前, 茨榆坨采油厂在用螺杆泵井27口。其中, 稀油3口, 稠油24口, 日产液223.2 t, 日产油37.1 t, 单井平均日节电65 k Wh, 单井连续运转最长时间1800天, 平均检泵周期773.6天, 井口累计增油22 726.4 t。
3.1 节省一次性投资
与游梁式抽油机相比, 螺杆泵的一次性投资小, 以泵深1400 m为标准来计算螺杆泵与游梁式抽油机的一次性投入, 由表1可知, 与抽油机相比单井可节约投资12.2万元。目前全厂应用27套螺杆泵采油系统, 节约投资费用329.4万元。
3.2 节约电费支出
由于螺杆泵工作时负载稳定、机械损失小、系统效率高, 成为目前机械采油中能耗最小的机采方式。经过对全厂正常生产井的测试对比 (表2) , 螺杆泵较常规抽油机日平均节电量65 k Wh, 单井年可节约电量2.4×104k Wh, 起到了明显的节能降耗效果。
3.3 生产平稳, 延长检泵周期
螺杆泵为容积式泵, 运动部件少, 其定子为橡胶制成, 不易卡泵。由于螺杆泵只做旋转运动, 工作时吸入端以恒定流连续进液, 井内液体的流动是连续的, 因此携砂能力强, 同时避免了常规抽油泵的脉动干扰, 有利于抑制地层出砂。螺杆泵采油技术现场应用后, 有效地解决了油井因出砂造成的卡泵、抽油杆断脱等问题, 延长了油井检泵周期。如茨20-138井, 该井措施前出砂严重, 井口含砂达0.01%, 2010—2011年两年间因砂卡造成杆断8井次, 平均检泵周期仅30天。
目前, 全厂27口螺杆泵井平均检泵周期为773.6天, 比措施前延长检泵周期632.6天, 较往年抽油机井平均检泵周期218天延长555.6天, 按螺杆泵井累计运转时间来计算可减少检泵工作量46井次, 单井检泵费用为3万元, 节约作业费用138万元。
3.4 提高生产效率, 防污染
随着油田开发时间的延长, 地层亏空严重, 作业洗井时易造成压井液倒灌, 污染地层。实施螺杆泵采油后, 由于螺杆泵下部带有多功能阀, 试压合格后可将多功能阀打掉。因此在下次作业时, 当螺杆泵转子提出泵筒后, 油、套管之间便相互连通, 起到了泄油的作用。这样, 可实现不压井作业, 避免地层污染, 缩短油井作业后排液时间, 提高油井生产效率, 同时也可有效防止地面污染。按每次作业排液时间4天计算, 应用螺杆泵后可缩短排液时间73天, 增产原油146 t, 创经济效益18万元。
3.5 易管理, 维护费用低
螺杆泵地面驱动装置可动件主要为皮带、动密封、减速箱, 十分便于巡检, 管理工作量少, 大大减轻了工人的劳动强度。同时其体积小、安装维护方便, 日常维护费用低, 设备年维护费用平均在300元/台, 而抽油机年平均维护费用为3500元/台, 每年可节约地面维护费用3200元/台, 27口井已累计节约8.64万元。
3.6 降低油井含水, 提高油井产量
由于螺杆泵只做旋转运动, 吸入端以恒定流连续进液, 避免了常规抽油泵的脉动干扰, 在高流度比两相流中有利于减少水相对油相的侵扰, 起到降低出水量的作用。
统计茨13、34块等稠油区块应用的6口螺杆泵井, 均不同程度地见到降水增油效果, 平均日产油由措施前2.0 t上升到3.5 t, 平均单井日增油1.5 t, 含水由85.3%下降到66.7%, 累计增油6256.2 t, 可创经济效益699.8万元。
4 结论
1) 对于供液充足的油井, 螺杆泵采油系统完全可以取代抽油机生产, 具有明显的节能、易管理、检泵周期长等优点。
2) 加强螺杆泵采油井后期管理是取得规模化效益的根本保证。
参考文献
[1]张金钟.强化质量管理促进螺杆泵采油技术规模应用[J].石油工业技术监督, 2006 (12) :23-25.
[2]王霞.加强螺杆泵井管理水平的几点做法[J].油气田地面工程, 2009, 28 (4) :60-61.
螺杆泵井两率管理分析 篇2
关键词：螺杆井,原因,对策
1 近三年来螺杆泵井维护性作业形势分析
1.1 两率概况
随着, 近几年开井数的不断增加, 尤其是2012年开井数猛增至95口, 检泵率也随之上升, 通过进一步治理, 检泵率和返工率有所下降。检泵率从67.86%下降到47.33%。返工率从7.11%下降到5.26%。
1.2 2011- 2013 年螺杆泵检泵主要原因
连续三年的螺杆泵检泵原因主要是杆断、偏磨、泵问题, 占得比例较大, 大约在85.07%以上。
2 螺杆泵井检泵主要原因分析及对策
2.1 检泵主要原因分析
2.1.1 杆断问题分析
由于杆断检泵的检泵周期逐年在下降, 从2011年的521天到2013年的401天, 检泵率在逐年上升, 从2011年的15.65%到2013年的28.24%, 逐年在上升。
我们从螺杆泵径抽汲状况及井斜两方面对杆断的影响进行分析
2.1.1.1抽汲状况对杆断的影响。从杆断井分不同转排量杆断所占得比例来看, 转排量越高, 杆断所占比例越大, 500毫升 / 转的井杆断比例46.67%。1200毫升 / 转以上的井杆断比例达到87.1%, 说明转排量越高杆断的几率越高。
从干断井分不同转数等级杆断所占比例来看, 转数越高, 杆断的几率越大。从小于67转 / 分的杆断比例在50%到120转 / 分的井杆断比例大到77.14%。说明转数越快杆断几率越高。
2.1.1.2斜井对杆断的影响。斜井杆断的比例比直井比例高。斜井杆断比例为53.66%, 直井为27.78%, 高于直井25.88个百分点。
2012年出现导向器供货途径不畅, 斜井作业未加装向器6口井, 发生杆断井运转周期平均只有190天, 均为造斜段处杆断, 导致使斜井杆断比例同比上升6.82个百分点, 高于直井7.29个百分点。
治理前, 杆断比例在高峰时为69.57%, 通过导向器安装优化设计, 斜井杆断得到有效治理。全角变化率超过5°/25m的井杆断比例都有所下降, 其中6- 9°/25m的井杆断比例下降34.14个百分点。
2.1.2 偏磨问题分析
从三年的偏磨井分析来看, 检泵周期从582天到454天, 逐年下降。检泵率在上升, 从2011年的14.97%上升到2013年的22.9%。从传统油管锚坐封方式影响来看, 坐封下压的高度对偏磨有很大影响, 下压的高度越大, 偏磨的高度越高。从全厂数据来看, 泵上1- 5根偏磨达到232井次, 占偏磨井数的41.51%。
2.1.3 泵问题分析
沉没度的影响
沉没度在小于150米泵漏失的比例较高, 在26.09%, 大于150米泵漏失的比例为10.48%, 说明沉没度越低, 泵漏失的比例越高。
空心转子的影响
空心转子的螺杆泵检泵周期短, 损坏的比例较大, 空心转子损坏比例超出实心转子3.7个百分点。
2.2 针对检泵主要原因采取的措施
通过对检泵主要因素的分析, 认真执行《降低机采井“两率”工作实施方案》要求, 降低“两率”主要采取以下措施
2.2.1 优化方案设计方面 (表 1)
2.2.2 合理优化工作参数
每月根据沉没度变化情况, 综合分析, 合理优化调整工作参数, 减少杆断、偏磨等问题的发生。
2.3 2014 年围绕降低螺杆泵井检泵率所做主要工作
2.3.1 优化方案设计
精细分析每口井, 按方案优化设计要求, 做好方案优化设计工作。
2.3.2 合理优化工作参数
2014年及时分析及时调整优化工作参数193井次, 其中上调91井次, 平均单井日增油0.57t, 沉没度下降67.37m, 下调102井次, 平均单井日降油0.6t, 沉没度上升145.5m。
2.3.3 加强作业监督
我们把作业施工项目量化分类, 规定了监督班和技术员所监督的项目: (表2)
2014年共发现问题改各类问题96处
3结论与认识
3.1抽油机井和螺杆泵井检泵的主要原因都是杆断、偏磨、泵问题、管断漏。
3.2降低检泵率, 忽略井下工具质量的情况下, 我们主要是做好方案设计、参数调整、作业监督、热洗等方面工作。
螺杆泵井憋压方法分析 篇3
影响螺杆泵工作特性因素很多, 主要包括过盈量、转速、定、转子加工质量、举升介质粘度。
1.1 过盈量的影响
螺杆泵的工作原理决定了要保证一定的泵效, 就必须使定、转子表面的接触线保持充分密封, 而密封的程度取决于转子与定子间的过盈量。不同过盈量下容积效率的差别很大。在图1中, 1——δ=0.45m m;2——δ=0.2mm;3——δ=0.1mm。
1.2 转子转速的影响
转子的转速决定了螺杆泵的排量。在油井产能允许的条件下, 转子的转速越高, 排量就越大。
1.3 定、转子加工质量的影响
主要是定、转子直线度的影响。产生定子内腔直线度不好的原因在于国产螺杆泵注胶采用卧式, 若定子模心扶正不好或没采取模心扶正措施, 注胶压力和模心重力使定子模心变形弯曲而偏离轴心, 致使定子橡胶厚度在对称方向不均匀。会造成每级承压不均, 影响泵的性能。
转子直线度对泵特性的影响与定子直线度对泵特性的影响相似, 具体表现为泵的扭矩偏大、运转震动加剧和泵密封性能差。
1.4 粘度的影响
由于螺杆泵在实际应中用以举升含油井液, 举升高含水和低含水的井液工作特性将会有很大差别。当泵旋转时, 在泵吸入口处空腔容积逐渐变大, 这时, 只要有一定的压差液体便可迅速充满空腔。
2、螺杆泵井软件量油技术误差大原因分析
目前油井远程监控和软件量油技术在螺杆泵井上主要根据动态参数:转速、三相电流、电压、功率因素、扭矩、载荷;静态参数:生产气液比;利用力学计算数学模型和功耗计算数学模型拟合, 经过流量标定系数修正, 计算出螺杆泵井的地面标准状况下的产液量。分析偏差大的原因主要有以下三方面。
2.1 螺杆泵过盈量差异大
在软件模型中螺杆泵的结构参数包括泵型、导程、过盈量、转速、级数等, 其中泵型、导程、转速、级数等都是确定值。过盈量虽然是给定值, 但实际上螺杆泵在井下工作时, 其总过盈量由初始过盈量、定转子磨擦产生的热膨胀过盈量以及浸油溶胀产生的过盈量三部分组成。每口井初始过盈量由于加工质量影响存在差异, 再加上不同转速的热膨胀过盈量和不同介质的浸油溶胀过盈量差异的叠加使单井过盈量差异很大, 因而螺杆泵工作特性相差很大。
2.2 介质粘度影响与过盈量差异叠加
因不同含水井液的粘度影响, 油井在相同的螺杆泵过盈量下容积效率也存在差异, 与过盈量差异叠加, 使泵的容积效率特性更加复杂, 难以用软件模型计算。
2.3 特殊泵况影响
对一些特殊泵况的井, 如供液不足、气影响, 抽油机井软件量油技术可以通过功图进行识别判断, 并用功图面积法进行量化。而螺杆泵井软件量油技术无法对供液不足、气影响进行识别和量化, 从而建立可靠的计算模型。
3、螺杆泵井憋压原理
螺杆泵正常工作时, 设每一转后管腔内压力上升ΔP, 由液体压缩规律有 (1) 式。每转净入管腔的液体量q, 对应同一时期的泵入量减去间隙漏失量及抽油杆弹性伸长增容量。
式中:Q-管腔容积, m3;β1-管腔内液体的压缩系数, 小数;q-每一转净入管腔的液体量, m3。ΔP-转子两端压差, MPa。
由前分析可知, 泵入量和间隙漏失量影响因素包括转速、过盈量、介质粘度、供液能力、含气量等, 涵盖了螺杆泵井软件量油技术误差大的影响因素。
一是过盈量大, 密封好、承压能力高、漏失量少, 压力上升快, 反之上升慢。
二是转速快, 泵入量多、定子热膨胀过盈量大, 压力上升快, 反之上升慢。
三是井液含水低、粘度大, 压力上升慢, 反之上升快。
四是井液的含气量多、压缩比大, 压力上升慢, 反之上升快。
五是井底流压低、供液能力差, 压力上升慢, 反之上升快。
根据以上分析, 用憋压曲线修正螺杆泵井软件量油技术在理论上是可行的。
4、螺杆泵井憋压曲线修正的实施方法
在相同过盈量下, 螺杆泵的泵型和转速不同, 单位时间内泵入油管的液量不同, 因此建立螺杆泵井憋压曲线修正标准要按照泵型和转速进行分级。
根据螺杆泵井动态控制图, 选取不同泵效双管螺杆泵井测憋压曲线, 憋压上限3MPa, 根据单井达到3MPa所用时间和对应泵效建立二维座标曲线。曲线完善后, 单管螺杆泵井就可根据憋压时间在曲线上查出对应泵效, 并计算出产量。
5、结论及认识
5.1 螺杆泵软件量油技术误差大主要是受过盈量、介质粘度、特殊泵况影响。
5.2 螺杆泵井憋压时间受泵入量和漏失量的共同影响, 由转速、过盈量、介质粘度、供液能力、含气量决定。
5.3 螺杆泵井憋压影响因素涵盖了螺杆泵软件量油技术误差大的影响因素, 可以用憋压曲线修正螺杆泵软件量油技术。
5.4 螺杆泵井憋压曲线反映了憋压时间与泵效具有函数关系。
摘要：2009年, 南中东一区投产单管集输井, 区别于传统的玻璃管量油方式, 使用了软件量油技术。在前期试验阶段存在螺杆泵井的软件量油值与玻璃管量油误差大的问题, 虽然可以结合压差法进行修正, 但由于压差法投入大, 无法推广使用。通过分析, 诊断螺杆泵井泵况的憋压法可以反映螺杆泵井的容积效率特性。根据憋压曲线, 结合单井的含气量、含水率、井底流压可以对泵效作出判断。
关键词：软件量油,过盈量,憋压曲线
参考文献
[1]万仁薄《采油工程手册》2000年8月
螺杆泵井电机功率合理匹配的探讨 篇4
螺杆泵电机通电后旋转, 经过二级减速 (三角皮带和齿轮) 后, 通过方卡带动光杆旋转, 光杆通过抽油杆柱将动力传递给井下螺杆泵, 螺杆泵将机械能转变为液体能, 从而实现油液的有效举升。
动力传递主要是通过螺杆泵地面驱动装置完成的, 即将原动机的动力通过动力传递系统传递到输出轴上, 输出轴再将动力通过方卡传递到连接在杆柱的的光杆上, 作用在光杆上的扭矩载荷通过输出轴作用于动力传递系统。对于一般机械式螺杆泵地面驱动装置, 其动力传递系统工作过程如下:
2 螺杆泵井光杆承受扭矩的计算
螺杆泵工作时光杆传递动力, 同时承担所有的扭矩, 定转子过盈产生的初始扭矩、井下泵举升井筒流体产生的有功扭矩和杆液摩擦扭矩。 (如图)
式中:M1—泵初始扭矩, N.m;
M2—泵举升液体的有功扭矩, N.m;
M3—杆液摩擦扭矩, N.m。
泵初始扭矩可由室内试验获得。
T-螺杆泵的定子导程, m;
ΔP-螺杆泵进出口压差, MPa。
式中:µ-井液的粘度, m Pa·s;
N-抽油杆转速, r/mim;
Dt-油管的内径, m;
D2-抽油杆外径, m;
L—抽油杆长度, m。
下面以两口同泵型的井为例, 计算其光杆所承受的扭矩,
将以上两井各数据代入扭矩计算公式中,
得出喇7-P352井光杆所受扭矩为M为3270.24N.m。
得出喇7-3302井光杆所受扭矩M为2596.39N.m。
3 利用光杆扭矩计算需匹配的电机功率
N驱=η驱.M.n驱/9550 (5)
式中:N驱――驱动头的功率, k W;
η驱-―光杆、盘根磨擦的机械效率, 推荐85%;
M――光杆扭矩, N.m;
n驱――螺杆泵转数, r/min;
N电=η驱.N驱 (6)
式中:N电――电机功率, KW;
η驱――电机皮带传动效率, 推荐80%;
N驱――驱动头的功率, KW;
利用上公式, 将光杆扭矩代入得出, 喇7-P352井, 电机功率N电为15.6 k W, 喇7-3302井电机功率N电为20.36k W。
虽然两口井都是KGLB800-14的泵, 但电机功率值却相差很大, 说明大泵井应用大功率电机这一原则过于笼统, 所以要根据每一口井实际确定合理的装机功率。
但以上计算值N电并不是最终要确定的合理装机功率, 还要考虑转数上调时, 装机功率应随之增加。所以要根据生产实际确定每口井的最大转数, 即nmax, 再计算最大转数下的理论的装机功率值Nmax。
最后综合分析实际电机功率值N电与最大转数下的理论装机功率Nmax, 确定合理的装机功率值。
4 经济效果评价
螺杆泵井平均日耗电168 k Wh, 电机装机功率由22 k W降至16 k W, 功率下降27%, 日节电45 k Wh, 年节电16425 k Wh, 每度电按0.57元计算, 可获效益0.936万元。
5 结论与认识
螺杆泵井 篇5
关键词：油田,螺杆泵机,现状,对策
油田的采油效率与螺杆泵机采井系统的工作效率是成正比关系的。在过去几年里,油田为了将采油率提升,不断的将螺杆泵机采井系统的工作效率提高,对此我国专门从国外引进了一批新型的先进的生产设备,使得油田的采油率大大的提升。但是再一次的研究分析得出,螺杆泵机采井系统的工作效率还有非常大的空间可以提升,对此本文做了简单细致的分析[1]。
1 分析螺杆泵机采井系统工作效率的现状
油田在近几年里对采井系统的工作效率高度的重视,为了提高采井的工作效率,将螺杆泵举升工艺用入到了油田的采油工作中。将螺杆泵举升工艺的采油效率与传统的抽油机井采油效率做了对比,对比结果表明,螺杆泵举升工艺的工作效率明显高于传统的抽油机的工作效率。表1对两种采油工艺中用到的采油设备功率参数做了对比,通过对表中的数据分析,我们发现螺杆泵机占有非常大的优势,在系统效率上和功率的利用率上都要比传统的抽油机高许多。但是将螺杆泵机采井系统的数据与相关的规范标准对比,还有非常大的提升空间。因此,为了能够进一步将螺杆泵机采井系统的工作效率进行提升,将其相关的机械设备的潜能充分挖掘出来,我们仍要对该采井系统进行改进,为此,科研人员对螺杆泵举升系统进行了深入的研究,找出可以将其工作效率再次提升的改进措施。
2 提高螺杆泵机采井系统工作效率的对策
为了将螺杆泵机采井系统的工作效率再一次的提高,我们提出了以下相关策略。
(1)将电机负载率增加。电机的负载率指的是电机实际的输出功率占额定功率的百分比。科研人员经过研究得出,在螺杆泵举升系统中电机的负载率最少要占到额定功率的35%。对大庆油田石油开采中使用的螺杆泵电机的功率进行了统计,得出的数值均已满足35%的数值,充分表明了螺杆泵在石油开采时的工作状态是较为合理的。在通常情况下,当电机的功率不是很高的情况下,都会导致电机的功率因数以及电机的效率都会受到很大的影响,大大降低了效率,不能使系统的效率充分发挥出来。
因此,在螺杆泵机电机负载率上油田的工作人员应该对其认真的分析、研究,需要从系统的细节部分开始进行合理的运算,在影响电机负载率的相关因素上更应该重视,务必要进行认真的分析和探讨,然后对其涉及到的相关设备的运行参数要认真的进行计算,以便可以寻找出可以将电机负载率提高的有效方法。
(2)将地面的传动效率进行提高。科研人员通过对大庆油田中螺杆泵的地面传动效率的研究,发现即便是将螺杆泵机的工作转速提升到了更高的档次,但是其传动效率的提升仍有很大的限度。所以,在螺杆泵机的转动效率上有非常大的空间可以进行提升。
因此,大庆油田需要对之前的经验进行系统科学的总结,在需要引进的先进设备中要高度重视螺杆泵地面装置的引进。比如,在石油开采中使用的新型螺杆泵地面直驱装置,要将齿轮与皮带传动进行减少,这样做可以将地面传动效率提升到一个新高度。另外,新型的装置在稳定性上是非常高的,而其需要花费的维护费用是相对非常低的。因此,油田的工作人员应与发达国家进行交流与合作,就当前的螺杆泵机地面装置实际问题进行深入的探讨,油田要提升地面装置的传动效率,就要从发达国家引进更为先进的设备。与此同时,油田在地面传动效率上的研究不能疏忽,也要相应的增加投入,争取可以研究出具有自主知识产权的地面传动装置,可以进一步将地面传动效率进行提升。
(3)在螺杆泵机的转速上要确定合理的转速。螺杆泵机的工作转速在系统中是非常重要的,其设备的工作转速会对整个系统的平稳性以及高效运转直接产生影响,因此,油田的工作人员在实际工作中要对设备进行确定合理的转速。科研人员经过大量的分析得出以下几种可以将螺杆泵机系统效率提升的方法:(1)将工作转速进行提升,提升达到的高度要大于临界的工作转速;(2)将工作的转速在(1)的基础上再一步进行提升,这需要借助静举升功率来实现,将静举升功率进行提高就可以实现工作转速的进一步提升。因此在螺杆泵机系统工作时,要达到合理的工作转速,合理的工作转速应该是大于临界工作转速的,工作转速也是要有一定的上限,其上限的确定要结合多种因素进行确定,其中包括对系统综合稳定性的分析以及实际的生产需求,在此基础上确定工作转速的上限。各大油田应该在当前螺杆泵机表现出来的转速进行适当的提升。
(4)在选泵以及选井上要非常合理的进行选择。工作转速的差异也会导致螺杆泵的有效功率以及泵压有所差别,两者之间也存在着一定的关系。在低漏失区将泵压与转速进行提高,会发现有效功率也会有非常明显的上升,当进入高漏失区的时候,对转速增加仍然可以将有效功率进行提升,但是将泵压进行增加有效功率不会上升反而会导致其有所下降。因此,要对泵和井进行确定,要对各方面的因素进行综合性的考虑,务必要确保选择的泵排量能够与选择的油井产量相符合。
(5)将螺杆泵采油配套技术进行完善。油田为了将螺杆泵机采井系统效率再一步提升,应该在相关的配套技术上要高度的重视,对相关的配套技术进行进一步的完善。比如,大庆油田在之前将不压油层洗井工艺在结合实际情况下进行了完善,非常有效解决了螺杆泵在洗井过程中给由曾遭成的不良影响,同时还将油管扶正技术进行了优化,进一步确保了扶正的稳定性。
3 总结
随着我国社会经济的不断发展,需要的能源量也不断上升,尤其在石油资源上更是需求量暴增,这一现象的出现导致了我国的油田资源在不断的下降,所以为了确保在发展如此快速的社会经济下,石油资源仍能够满足现代社会的现状,油田在石油开采上应该对目前的螺杆泵机采井系统的工作效率进行认真的分析,并且以实际情况为基础,在此基础上采取相应的措施,将采井系统的工作效率进行提高,增加油田的生产效率。
参考文献
螺杆泵井 篇6
近年来, 螺杆泵采油设备在喇嘛甸油田的用量逐渐增多, 对油田生产起着越来越重要的作用。但螺杆泵采油设备的稳定性、可靠性和配套工艺技术的完善程度与常规机采方式相比还存在一定差距, 表现较为突出的是螺杆泵抽油杆柱的失效。本文结合我厂螺杆泵井作业实际情况, 针对螺杆泵井抽油杆柱失效情况进行了粗略分析, 并提出了一些防治措施。
2 螺杆泵井抽油杆柱失效类型与分析
2.1 抽油杆断脱失效
抽油杆断脱是最常见的失效形式之一, 通过对作业二队从事螺杆泵井作业施工情况的初步统计, 在30口螺杆泵井作业施工过程中, 断脱事故就发生了7次。造成螺杆泵抽油杆柱断脱的主要原因有:
(1) 杆体在制造过程或使用过程中产生的缺陷, 使杆体的工作应力明显增大, 导致抽油杆承载能力下降。若抽油杆有初始缺陷, 在较高速的旋转运动和腐蚀介质作用下, 其缺陷会很快扩大, 导致杆体承载能力急剧下降, 最终断脱。
(2) 井下出现异常现象导致抽油杆柱过载, 而螺杆泵系统过载保护不理想, 如螺杆泵卡泵、局部井段产生蜡堵或砂卡, 电流保护装置效果不好等这些异常现象, 一方面使抽油杆柱不能旋转, 将产生过大的扭矩;另一方面由于部分堵塞限制了抽油杆柱的轴向运动, 此时不稳定的抽油杆柱旋转运动势必会引起过大的轴向载荷, 这些轴向载荷和扭矩的过载, 得不到过载保护装置的及时限制, 都可能导致抽油杆柱断脱。
2.2 连接螺纹脱扣和撸扣失效
目前, 螺杆泵采油井所用的抽油杆多数还是往复式抽油泵采用的抽油杆柱结构, 由于载荷状况不同, 普通抽油杆已不能完全适合于螺杆泵采油井的工作条件, 因此杆柱发生脱扣、撸扣失效事故时有发生。导致这种结果的主要原因有:
(1) 抽油杆柱的不稳定旋转运动会导致横向振动, 使螺纹连接的预紧力得到明显降低或瞬时消失, 在很小的反扭矩作用下都可能引起螺纹的脱扣。
(2) 抽油杆柱在传递扭矩过程中, 由于泵卡、砂卡和蜡堵等原因, 井下的扭矩突然变化或抽油杆柱的旋转运动突然停止和开始, 都能够导致抽油杆柱的旋转速度、加速度变化, 使部分井段 (靠近突变井深) 的抽油杆柱出现反扭矩, 当反扭矩大于螺纹连接处预紧力产生的反扭矩, 就会发生脱扣现象。
(3) 在施工作业中, 如果抽油杆柱的连接螺纹上扣扭矩不足, 在抽油杆柱下放过程或工作过程中, 其承受的反扭矩一旦大于螺纹连接的反扭矩就会出现脱扣现象。
(4) 螺纹牙齿强度不够, 出现撸扣失效。引起螺纹牙齿失效的原因主要是螺纹连接的上扣扭矩过大、工作过程中轴向载荷过大或出现上扣扭矩, 这些过大的载荷使螺纹牙齿承受的载荷增大, 若牙齿出现剪切或弯曲破坏, 就会导致撸扣现象。
2.3 抽油杆或油管偏磨失效
由于抽油杆偏心、井眼曲率等因素的影响, 高速旋转的抽油杆柱与油管柱发生碰撞接触, 若扶正器安放位置不合理, 随着工作时间的延长, 使抽油杆发生偏磨失效或油管柱被磨漏失效;若扶正器安放太多, 会增加抽油杆柱的摩擦扭矩, 降低采油效率。
3 螺杆泵井抽油杆柱失效防治措施
针对上述螺杆泵抽油杆柱的失效形式, 通过大量的理论分析和实验研究, 可从以下4个方面进行防治和采取技术措施:
3.1 合理选配抽油杆柱规格和转速
根据泵型及井况分析计算杆柱的受力, 用第四强度理论校核杆柱的强度并选配杆柱, 从而避免了载荷较大、杆柱承载能力不足而发生断杆和撸扣。
螺杆泵转速越高, 理论排量越大, 在供液能力充足的情况下, 泵效就越高。但转速不宜过快, 因此, 选择泵的适当转速是很必要的。近几年应用的地面驱动采油螺杆泵, 经过现场多次实验, 得出螺杆泵最高转速在275r/min左右, 常用转速为60-150r/min时运转效果良好。
3.2 下入抽油杆接箍扶正器对抽油杆进行扶正
在抽油杆运动状态分析中得知, 抽油杆在传送扭矩的同时, 还会发生侧向位移, 与油管内壁发生不可避免的间歇性和连续性摩擦。为了防止抽油杆与油管内壁偏磨, 要求对抽油杆柱进行扶正, 下入卡装式和短接式的接箍扶正器。目前, 大部分螺杆泵井的抽油杆柱都安装了接箍扶正器, 扶正效果良好。
3.3 抽油杆柱配套设备的使用
因蜡卡、砂卡等原因造成载荷扭矩过大是抽油杆柱断脱的重要因素之一, 所以螺杆泵采油设备一定要配备过载保护系统。在电控箱上配备过电流和过功率保护器可以实现过载保护, 也可以在驱动装置上安装机械式过扭矩保护器实现过载保护。目前, 大多数螺杆泵采用了配电箱过载保护系统。
杆柱的高速反转是造成杆柱脱扣的主要原因。为了避免高速反转造成的抽油杆柱脱扣现象, 应采用防反转装置。在地面驱动装置的主传动轴或从动轴上安装防反转装置, 可以有效地防止抽油杆柱高速旋转。目前, 喇嘛甸油田投用的螺杆泵地面驱动装置都已配备了防反转装置并收到了较好效果。
3.4 专用抽油杆的研制和应用
普通抽油杆应用于螺杆泵采油井, 不仅螺纹的受力状态比应用于往复泵要差, 而且还存在脱扣、撸扣及卸扣困难的隐患。因此, 为了提高抽油杆的抗扭能力, 一方面对抽油杆本体结构进行了研究和试验;另一方面对螺纹连接方式进行了研究和应用, 就目前研究现状来看, 其主要解决途径有以下2条:
3.4.1 用插接式连接机构传递扭矩。
该结构是在抽油杆接头处采用了插接式防脱机构, 通过接箍连接, 具有抗扭能力强和双向传递扭矩等优点。这样, 接箍及抽油杆螺纹只承受拉力而不承受扭矩, 扭矩的传递由插接式防脱机构来实现。可见, 插接式抽油杆不仅可以解决脱扣、撸扣问题, 还大大提高了螺纹连接强度, 从而提高了杆柱的可靠性。
3.4.2 用特殊螺纹传递扭矩。
目前主要采用的是锥螺纹连接方式, 这种方法仍保留原来的抽油杆连接方式, 只是通过螺纹形状的改进来提高螺纹连接处的预紧力和抗扭能力, 以利于扭矩传递。这种方法仍沿袭传统的连接方式, 不会给施工带来麻烦、易于工程应用。
3.5 加强抽油杆的质量检测和现场施工管理
抽油杆和螺纹的自身质量缺陷是造成抽油杆断脱和螺纹连接失效的最大隐患。为此, 应加强施工过程中无损伤检测技术的应用力度, 最大限度地避免不合格抽油杆下井;在抽油杆螺纹制造和检测过程中, 应严格控制螺纹的配合精度。此外, 抽油杆和接箍的材料、热处理工艺也应严格控制。
在现场施工管理工作中, 一方面是保证施工质量、严格执行施工作业标准, 避免人为因素造成抽油杆断脱现象的发生;另一方面是及时掌握油井生产动态, 适时采取清蜡、解堵等措施, 从而有效地控制抽油杆柱的工作载荷异常增大, 避免过载现象的发生。
4 结语
螺杆泵井抽油杆柱失效防治技术在喇嘛甸油田螺杆泵采油井上得到了广泛应用, 并收到了较好的效果, 抽油杆柱失效率明显下降。但因目前尚未配备相应的杆体质量检测手段, 由于杆体本身存在的质量缺陷所造成的杆柱断脱现象, 还没有彻底杜绝。在今后的实际工作中, 我们还应结合油田生产实际, 积极探索, 认真开展技术革新研究, 为喇嘛甸油田的持续稳产贡献自己的一份力量。
摘要：螺杆泵作为一种机械采油举升设备, 适用于稠油、含砂、高含气、高含蜡井的开采, 体积小、安装方便, 低污染、低能耗, 具有其它抽油设备所不能替代的优越性。近年来, 螺杆泵井在大庆油田得到广泛应用, 螺杆泵采油工艺已成为目前继游梁式抽油机和潜油电泵之后的主力的机械举升方式。但是, 随着地面驱动螺杆泵采油技术的进一步推广应用, 螺杆泵井在喇嘛甸油田的实际生产应用中, 抽油杆柱失效的问题较为突出, 严重影响了油田持续稳产目标的顺利实现。本文结合自身实际工作情况, 通过对螺杆泵井抽油杆柱失效类型的简要分析, 提出一些防治措施。
关键词：螺杆泵,抽油杆柱,失效,防治
参考文献
[1]邵振军.螺杆泵采油工艺及其配套技术的研究与应用, 中国地质大学.2007
[2]张佳民.螺杆泵抽油杆柱设计方法及其应用, 石油工业出版社, 2002
螺杆泵井 篇7
本套装置由井口压力变送器, 动液面测试仪, 数据采集控制箱, 无线收发装置, 软件报警平台等几部分构成。
2. 技术原理
螺杆泵井无线数据采集及报警装置是嵌装在螺杆泵变频器内的控制单元, 它可以将被监测油井井口压力、液面深度、油井起停状态等数据进行采集、数据分析。当输油管线因为各种原因堵塞, 油压达到或超过设定压力值时, 或者液面深度接近于泵挂深度, 螺杆泵易发生磨损时, 该装置即可发出停机指令给螺杆泵变频器, 让螺杆泵停止工作, 并将停机的时间、井号、报警压力值、液位深度等信息及时发送给中控室和管井人的手机上, 管井人员就可以及时发现并马上采取措施进行处理, 达到预警的目的, 避免重大安全事故的发生。
3 无线通讯GPRS模块指示灯状态
RUN灯:闪亮说明GPRS模块供电正常。
NET灯:B型为红色, A型为绿色。常亮表明已经登录GPRS网络, 闪亮表明已经与中心建立连接。
SYNC灯:闪亮表明GPRS模块正在接收/发送网络数据。
T/R灯:闪亮表明GPRS模块正在与控制器进行数据通信。
4. 动液面测试
动液面测试仪安装在井口套管位置, 在数据采集控制箱控制下, 一旦到达设定时间, 系统即按设定的参数启动气爆声源向套管内放气产生次声波作为测量声源, 同时回波检测系统开始工作并把采集的结果存储到记忆芯片中, 测量完毕, 采集的数据进行处理分析, 最后得到油井液面数据。
4.1 产品特点
1) 采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 使得连续自动液面测量成为可能。
2) 采用微型气泵作为无套压油井的内爆声源, 当套管没有压力或者压力<0.2Mpa时, 设备控制对套管内放气产生次声波作为测量声源。当套管压力超过0.2Mpa时, 控制对外放气产生次声波作为测量声源。解决了国内同类产品对无套压井不能测量的难题。
3) 产品的分体式专利结构设计, 解决了国内同类产品在液面到井口时设备损坏的难题。
4) 设备体积小, 成本低, 可靠性高。
5) 系统软件创新的采用瞬时振幅、瞬时频率, 检测低信噪比液面回波信号, 用频谱最大峰值提取声波速度, 从而得到准确可靠的液面深度。此方法比目前行业内普遍采用的方法的优点是可以实现自动计算动液面深度, 在准确性和可靠性上都有了较大程度的提升。
6) 系统软件可以根据连续动液面数据监测, 使抽油机始终维持在合理沉没度 (最佳沉没度) 状态下生产, 达到了高效生产、节能降耗的目的。
4.2 动液面测试仪主要参数
(1) 液面测量范围:10~3000米, 精度:1%
(2) 套管压力要求:适用于有套压和无套压井
(3) 产品工作温度:-40~75℃
(4) 通讯覆盖范围:与中国移动或中国联通GSM网络覆盖范围相同
(5) 供电电源:380/220VAC或12VDC
5. 在新克油田准东采油厂J1001螺杆泵井上的运行
5.1 J1001井地质及生产数据资料
5.2 现场安装及运行测试
压力变送器安装尽量靠近井口。如果有可利用的安装接口, 尽量利用, 如果没有安装接口, 需要动用电焊焊接一个变送器接口, 并根据要求安装阀门。动液面测量装置安装在油井套管口处, 安装时要使用生料带密封。
油井处于工作状态, 将动液面测量装置运行, 进行观测, 记录所测数据。按要求进行数次测试, 并将试验结果记录在案。监控当油井油压超出设定值时, 或者液面达到设定值时, 无线数据采集及报警装置报警停机。
首先在井口安装上无线数据采集及报警装置;安装位置要在油井电机3米外安装, 即满足防爆要求, 又防止电机运行产生干扰。如图1所示。
在油井所属的采油站的电脑上, 安装了无线接收器;现场的压力信号, 液位信号均通过数据采集箱内的无线通讯单元发送到采油站电脑上, 对现场数据进行实时监测和记录。可生成报表或者曲线。如图2。
为进一步试验仪器的灵敏度, 我们在井场的无线数据采集报警装置上设定回压的报警上限, 上线压力的设定是按照该井的最高回压, 即假定回油管线被冻堵时的回压,
我们在现场进行了人工憋压试验, 当把回压闸门逐渐关死, 模拟管线冻堵, 当回压达到设定值时, 在几秒钟内, 螺杆泵驱动装置电机立刻停车, 反复试验数次, 都很灵敏。螺杆泵驱动装置自动停车的同时, 电脑屏幕上就会出现报警信号。同时管井人的手机上就会出现如下报警信息:
“2013年3月1日15时28分J1001螺杆泵井超压报警停机, 报警压力值2.5MPa”。
通过对液面的测试, 该井的动液面始终在200m左右, 该作业区领导在试验期间也安排了他们测试单位对该井的测试, 于该作业区的动液面测试料对比, 数据相似。
6. 结论
无线数据采集及报警装置在采油站电脑上及时反映出瞬时井口回油压力数据和连续回压数据并绘制出回压曲线, 动液面情况, 便于管井人掌握油井的生产状况。当油井参数运行在不安全数值时, 无线数据采集及报警装置能及时在站上电脑上发出危险警报, 同时对管井人的手机也发出危险警报, 并立刻使螺杆泵驱动装置停车。解决了螺杆泵运行的安全隐患, 减少了螺杆泵设备的故障, 保障了油田的正常生产, 完全满足现场生产的要求。
参考文献
[1]王世一.数字信号处理.北京理工大学出版社
[2]戴畅.无线测控系统的硬件设计.杭州电子工业学院学报
[3]田泽.嵌入式系统开发与应用.北京航空出版社
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